新能源汽車電子控制的關鍵性技術初探

陶冉

摘 要：隨著技術的發展與進步，新能源汽車發展規模逐漸擴大，為汽車產業的未來發展開辟了新路徑。與傳統汽車相比，新能源汽車在節能環保方面具有顯著的 優勢。而為了進一步提高新能源汽車的動力效率，保障其安全運行，需要應用到先進的電子控制技術，并對其進行創新和升級。基于此，本文結合電子控制技術在新能源汽車中的實際應用，從整車控制、電動助力轉向以及電機驅動等方面入手，探討其關鍵性技術。

關鍵詞：新能源汽車；電子控制；關鍵性技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.048

0 前言

面對日趨嚴峻的環境問題，節能減排成為多個行業領域的發展方向，尤其是汽車行業。傳統汽車的能源主要是燃油，除了油耗較大外，還會產生尾氣，對環境造成污染。為了解決油耗和污染物排放的問題，新能源成為汽車行業發展的新途徑，能夠更好地滿足節能減排的要求。新能源汽車的電子控制系統完善與升級，需要建立在技術創新之上，能夠加快新能源汽車的發展步伐，對于汽車行業的健康、可持續發展有著積極的影響。

1 新能源汽車電子控制系統的發展

1.1 新能源汽車的產業化發展

在全面倡導節能減排的形勢下，新能源成為汽車技術發展的主要方向，并逐漸利用新能源來代替傳統石化能源，在提高資源利用率的同時，還能夠滿足綠色環保的要求，而電能是更好的一種選擇。目前，電能的生產包括風電、水電和太陽能發電等形式，其資源豐富，價格便宜，其對于新能源汽車大規模的研制與開發提供了良好的基礎條件。另外，電能屬于可再生能源，不會產生污染。國家在新能源汽車的研發方面提供了重要的支持，并將其列為重大科技產業工程項目，給予財政補貼政策，在很大程度上推動了新能源汽車產業的快速發展。

2009年～2016年，我國的新能源汽車產量得到了飛快的增長。2009年，我國的新能源汽車保有量尚不足500輛，而2015年和2016年的新能源汽車保有量分別達到了58萬輛和109萬量，并呈現出迅猛增長的勢頭，預計2017年的新能源汽車保有量將超過170輛，僅北京一座城市的新能源汽車保有量就達到了16萬，足以說明新能源汽車的產業化發展的良好形勢。新能源汽車的產業化發展，得益于汽車電子控制技術的發展與創新。

1.2 新能源汽車發展的技術支持

蓄電池汽車、混合動力汽車、氫動力汽車是作為主要的新能源汽車類型，主要以電池、電機作為行駛的基礎和動力，以電子控制系統為核心，對新能源汽車進行車身控制和動力牽引，并在行駛途中為其提供信息傳送服務，幫助駕駛人詳細掌握汽車的行駛和運行信息，為汽車安全、穩定的運行提供保障。新能源汽車電子控制技術的發展與創新，使新能源汽車的功能更加完善和成熟，并將傳感技術和計算機技術應用其中，并逐漸朝著智能化的方向發展。

目前，眾多的汽車技術有限公司在新能源汽車的研制過程中，針對動力控制系統方面，加大了技術投入，并開發智能控制系統相關產品，并與其他汽車廠商合作，為其提供電動壓縮機、電動尾門以及電子水泵等汽車電子控制產品，為新能源汽車的生產提供了重要的技術支持，越來越多的智能化新能源汽車得以生產，將會為汽車駕駛提供更為高效、便捷的服務，其對于新能源汽車產業的發展有著積極的推動作用。

2 新能源汽車電子控制的關鍵性技術

2.1 VCU

新能源電子控制系統的核心為VCU系統（整車控制器），其功能包括制動能量回饋控制、低速蠕動控制、驅動防滑以及碰撞安全控制等。在VCU系統的工作運行當中，需要對電池狀態進行信息采集（數據采集電路）、分析和處理（電子控制單元），然后向功能模塊發送信息和指令，智能化進行能量管理。在汽車駕駛運行的過程中，能夠實時掌握汽車剩余能量和剩余行駛里程。在此基礎上，科學、合理的動力分配。基于CAN總線，實時進行高壓絕緣安全控制，為新能源汽車的安全、穩定運行提供基礎性的保障。同時對各子系統的運行情況進行監測，并根據相關運行數據進行診斷，以及時發現異常，便于做出調整。與此同時，VCU系統還支持GPRS遠程監控，能夠對故障問題進行遠程診斷和處理，進而確保汽車運行的安全性和穩定性[1]。

目前，在新能源汽車的研發當中，為了進一步提高車續航里程，并延長電池壽命，需要功能更加完善和成熟的VCU系統。我國的汽車企業，在自主研發新能源汽車的過程中，建立了I-EMS技術體系，開發“動力電池包”，并在散熱（散熱風扇）、防水（防水格柵）、絕緣等方面進行安全設計，安裝電池信息采樣板，便于掌握電池狀態信息，進一步加強能量管理，保障電池模塊的運行安全，為汽車的核心動力提供基礎性的保障。該過程中，汽車電池安全性和動力電池的使用效率均得以顯著的提升，其對于新能源汽車的發展與推廣有著積極的推動作用。

2.2 EPS

新能源汽車的EPS（電動助力轉向）系統主要利用傳感器、電子控制單元、電動機及減速器等設備，對汽車運行（車速、轉向等）進行控制。EPS系統的工作運行過程中，利用轉矩傳感器、車速傳感器進行檢測，了解轉向盤的轉向與轉矩信息、車速信息，并以電壓信號的形式輸送至電子控制單元，并向電動機、減速器的控制系統發送指令，對汽車駕駛速度和轉向進行調控。該過程中會產生一定的輔助動力，在汽車不轉向的情況下，電動機控制器不會得到電子控制單元的指令，電動機無需運行，能夠達到節能的目的。在新能源汽車的EPS系統當中，人工智能控制、模糊控制成為控制方法的主要選擇，在保障EPS系統安全、穩定運行中發揮著重要的作用。

2.3 電機驅動控制

電機驅動控制系統的工作運行情況，在很大程度上影響著汽車運行的安全性和穩定性。電機驅動控制系統的主要功能是將電能轉化為動能，并提高動能的利用率。利用傳感器了解汽車的行駛情況，并根據行駛阻力，利用數字控制器、電力電子變流器進行調控，改善汽車的運行條件。在電機驅動控制系統的作用下，新能源汽車能夠保持高密度的恒功率輸出，在遇到行駛阻力時，能夠表現為低速-高轉矩。轉速范圍大、轉速響應速度快是新能源汽車電機驅動控制系統的主要特點。隨著智能傳感器、異步電機的可視控制系統、IGBT集成模塊的應用，使電機驅動控制系統的功能更加完善[2]。

關于電機驅動控制系統的升級與革新，在新能源汽車的研發當中取得了良好的技術進展，并成為國家新能源汽車產業技術創新工程項目[3]。2016年，在政府政策的支持下，多種類型的車電驅動系統產品得以研發出來，在節能與新能源汽車當中得到較為廣泛的應用。而在電機驅動控制系統的研發過程中，仍持續進行資金和技術和投入[4]。

3 結論

綜上所述，新能源汽車的研發與應用，解決了傳統汽車的能耗與污染問題。而VCU、EPS以及電機驅動控制系統等電子控制技術的創新應用，能夠使新能源汽車在動力效率、安全性和可靠性等方面獲得更為顯著的優勢，進而逐漸替代傳統汽車，為人們的交通出行提供了更為安全、便捷的服務，有著良好的發展前景。

參考文獻：

[1]南瓊，應保勝，吳強等.基于關鍵技術視角下的地方新能源汽車發展研究[J].汽車科技，2016（04）：71-77.

[2]谷林洲，邵云飛.復雜網絡視角下中國新能源汽車產業的技術創新網絡及其優化策略[J].技術經濟，2016，35（01）：16-21.

[3]趙楊.我國新能源汽車電子技術進展與投資熱點研究[J].科技創新與應用，2017（27）：23-24.

[4]朱正禮，杜建福，蘭志波.DFSS在新能源汽車電子產品開發中的應用[J].機械設計與制造，2012（02）：253-255.